Прикладная фотограмметрия. Ее связь с другими дисциплинами. Преимущества ее методов в области землеустройства, земельного кадастра, монит

1. Прикладная фотограмметрия. Ее связь с другими дисциплинами. Преимущества ее методов в области землеустройства, земельного кадастра, мониторинга.

 

Фотограмметрические методы позволяют  экономично и достаточно точно решать непосредственно по снимкам некоторые  прикладные задачи, например измерять площади участков местности, определять их уклоны, получать количественные характеристики эрозионных процессов, выполнять вертикальную планировку с определением объема земляных работ и др.

Это направление метрической обработки  снимков принято называть прикладной фотограмметрией.

В настоящее время в фотограмметрии выделяют три направления исследований. В первом изучаются и развиваются  методы картографирования земной поверхности  по снимкам. Второе связано с решением прикладных задач в различных  областях науки и техники. В третьем  развиваются технологии получения  информации об объектах Земли, Луны и  планет солнечной системы с помощью  аппаратуры, установленной на космических  летательных аппаратах.

Современная фотограмметрия как техническая  наука тесно связана с науками  физико-математического цикла, достижениями радиоэлектроники, вычислительной техники, приборостроения, фотографии. Она органически  связана с геодезией, топографией  и картографией.

Любую необходимую для решения  некоторой задачи информацию о местности, расположенных на ней объектах человек  может получить путем непосредственных наблюдений - контактный способ. У этого способа сбора информации есть определенные преимущества: возможность тщательного натурного изучения объектов и взятия при необходимости проб для лабораторного анализа, что обеспечивает самый высокий уровень достоверности получаемых сведений. Но этому способу свойственны и существенные недостатки: ограниченность зоны одновременного обзора, анализа и выявления взаимосвязей между элементами природного и антропогенного ландшафтов, ограниченность спектральной чувствительности зрительного аппарата человека, невысокая производительность и оперативность выполнения обследований, сложность работы в труднодоступных районах, довольно сложная процедура документирования результатов обследований и др.

Аэро- и космические средства и  методы получения семантической  информации о местности, объектах и  процессах в значительной мере восполняют недостатки контактного способа сбора информации, а в некоторых случаях полностью заменяют его. Некоторые задачи, особенно поискового (разведовательного) характера, можно решить только с помощью аэро- и космических съемок.

 

 

2. Современные  съемочные системы, применяемые  для землеустройства и земельного  кадастра.

 Еще сравнительно недавно основу стереофотограмметрического производства составляли аналоговые и аналитические приборы, которые и сегодня обеспечивают высококачественное наблюдение снимков и, как результат, наибольшую точность в сравнении с современными цифровыми стереообрабатывающими комплексами. Последние, в свою очередь, отличает большее удобство, производительность и технологичность за счет возможностей современного программного обеспечения, основанного на использовании искусственного интеллекта и компьютерного зрения.

В настоящее время в фотограмметрическом  производстве России и других стран  СНГ используется несколько коммерческих цифровых фотограмметрических систем (ЦФС) с различной концепцией построения, определяемой предпочтениями разработчиков. Одни из них стремятся максимально приблизить технологию обработки снимков к применяемой на аналоговых и аналитических приборах; другие – максимально автоматизировать все операции; третьи – обеспечить обработку определенных наборов данных, используемых конкретными предприятиями; четвертые – создать системы, обеспечивающие возможность обработки максимального числа типов съемочных систем и их параметров. Однако все они ориентированы на решение основных фотограмметрических задач и различаются лишь интерфейсом и эксплуатационными параметрами.

Как свидетельствуют приведенные  данные, наиболее универсальными являются полнофункциональные цифровые фотограмметрические системы «PHOTOMOD», «Дельта» и «Талка», ориентированные на решение всего комплекса задач по созданию топографических и специальных карт и планов. Именно эти системы стоят на вооружении подавляющего большинства специализированных топографо-геодезических и изыскательских организаций, и потому в дальнейшем сосредоточим внимание только на этих системах.

ЦФС «PHOTOMOD»  разработана ОАО «Ракурс» (Россия) в содружестве с ведущими специалистами России и ныне используется более чем в сорока странах мира, а также во многих учебных заведениях России и стран СНГ. Система обеспечивает возможность обработки наземных, аэро- и космических аналоговых и цифровых снимков центральной проекции, полученных топографическими съемочными системами или неметрическими (любительскими) камерами, а также материалов радиолокационной съемки и оптико-электронного сканирования.

ЦФС «Дельта» разработана ЦНИИГАиК (Россия) совместно с ГНПП «Геосистема» (Украина) и распространяется на российском рынке как ЦФС ЦНИИГАиК или ЦФС-Ц, а на Украине и в странах СНГ – как ЦФС «Дельта». Система обеспечивает обработку наземных, аэро- и космических аналоговых и цифровых снимков центральной, панорамной и сканерной проекций и ориентирована на решение геодезических, фотограмметрических и некоторых специальных задач (землеустроительных, изыскательских и др.).

ЦФС «Талка»  р азработана ИПУ РАН под руководством доктора физико-математических наук Д.В. Тюкавкина (ныне ее сопровождение и работы по совершенствованию выполняются под руководством д.т.н. А.И. Алчинова) как полнофункциональная цифровая фотограмметрическая система, ориентированная на решение задач, прежде всего, топографо-геодезического производства и изысканий. Система обеспечивает обработку цифровых и аналоговых аэро- и космических снимков центральной проекции, а также материалов оптико-электронного сканирования.

Используемые аппаратные и программные  средства, названных ЦФС, соответствуют стандартной конфигурации ПЭВМ с процессором Pentium III или IV, объемом ОЗУ 256–512 Мб, графической картой True Color и одной из распространенных операционных систем. Специфика обрабатываемой информации предполагает целесообразность использования монитора с диагональю 19″ и частотой вертикальной развертки при рабочем разрешении не менее 120 Гц. Для эксплуатации сетевой версии системы необходима соответствующая карта; объем дискового пространства определяется исходя

из  необходимости хранения обрабатываемых цифровых изображений, и, следовательно, зависит от их числа и геометрического разрешения.

Для стереоскопических наблюдений снимков используются анаглифические или затворные очки (ИБИК, NuVision, CrystalEyes, E-D LCD и др.), оптические насадки или специальные измерительные столы c тремя штурвалами, обеспечивающими перемещение измерительной марки в плоскости изображения и по высоте.

Использование в ЦФС аналоговых снимков связано с их предварительным  сканированием с помощью либо высокоточных фотограмметрических, либо недорогих, но более грубых полиграфических сканеров. Во втором случае для повышения точности цифровых снимков выполняется калибровка сканера с помощью специальных программ, входящих в состав соответствующих программных комплексов.

Модульная структура систем обеспечивает возможность их настройки на требуемую  технологию обработки информации и создание нужного числа рабочих мест по каждой операции. Так, в ЦФС «PHOTOMOD» каждый модуль ориентирован на выполнение строго определенных операций, и потому их совокупность определяет ее общие технологические и функциональные возможности.

В состав ЦФС «Дельта» входят восемь программных модулей; их комбинация, настройка и установление параметров ключа защиты позволяет сформировать два пакета:

Дельта  (формирование, уравнивание фотограмметрической сети и построение ортоизображений) и Digitals (создание, редактирование, обновление цифровых карт, решение землеустроительных и иных задач).

Название  Основные функции программного модуля:

Models - Управление работой системы, ввод данных об АФА, точках опоры и GPS-измерениях, измерение снимков, обработка космических снимков, построение одиночной модели

TrianPr - Формирование блока и ввод общей информации о нем

Triada - Измерение снимков в ручном или автоматическом режиме, контроль по результатам построения пары смежных моделей

Ged - Построение ЦМР, ортоизображения, векторизация, преобразование координатных систем, создание карты в заданной проекции, решение землеустроительных и кадастровых задач, вывод карт на печать и др.

DipEdit - Обработка растрового изображения (в том числе фильтрация, построение гистограмм распределения яркостей и др.)

Geodesy - Уравнивание съемочного обоснования, обработка материалов тахеометрической съемки

PhotoCom

BlockMSG - Построение и уравнивание сети пространственной фототриангуляции, вывод каталогов координат и др. (программы д.т.н. И.Т. Антипова и проф. С.Г. Могильного соответственно)

 

 

 

 

 

 

 

3. Технология  дешифрировании при создании  базовых карт земель.

 

Данный вид дешифрирования выполняют  в целях создания кадастровых карт межселенных земель в масштабах 1:10 000 и в малообжитых регионах — 1:25 000, а также кадастровых планов поселений в масштабах 1:500...1:2000.

Основные требования к контурно-информационному содержанию кадастровых карт и планов:

- объем топографической (ситуационной) информации должен обеспечить: достаточно  точную пространственную привязку (нанесение на карты и планы) специальных сведений о землях; свободное ориентирование на местности при выполнении полевых работ; возможность принятия правильных проектных решений и вынесения проекта в натуру;

- объем специальной информации  должен обеспечить правильное решение любой из перечисленных задач. Особое внимание уделяют правильности показа границ землепользовании, землевладений, характеристике расположенных на картографируемой территории земель, определению положения объектов недвижимости на планах.

Содержание кадастровых карт и  планов земель должно постоянно находиться в соответствии с фактическим состоянием местности. Обеспечивается это или непрерывным картографическим дежурством (внесение поправок в реальном времени), или строго периодичными корректировками ситуации.

Один из важнейших объектов данного  вида дешифрирования — границы землепользований и землевладений, поселений и земель государственного запаса. Границы с точки зрения дешифрирования относятся к особым объектам. Материализованным проявлением их на местности являются преимущественно межевые знаки, служащие поворотными пунктами. Только в некоторых случаях, когда часть границы проходит по урочищу или совпадает с линейными топографическими элементами местности, она материализуется в виде берега реки, ручья, просеки, дорог и т. п. Поэтому разговор о дешифровочных признаках самой границы сводится в основном к анализу признаков межевых знаков. Они могут отобразится на аэрофотоснимках светлыми точками при достаточном яркостном контрасте окопки столбов на окружающем фоне, при этом диаметр окопки должен превышать линейное разрешение дешифрируемых материалов. Поиск изображения межевых знаков на дешифрируемых материалах не должен быть случайным. Необходимо знать их примерное положение. Опознавание существенно упрощается, если сохранившиеся межевые знаки перед аэрофотосъемкой маркируют (известью, опилками и др.) крестообразными или иной формы знаками.

Пашня — земельный участок, систематически обрабатываемый и используемый под посевы сельскохозяйственных культур, включая посевы многолетних трав, а также пары. К пашне не относят распаханные с целью коренного улучшения сенокосы и пастбища, а также используемые под посевы междурядья садов. Особенность дешифрирования пашни — дифференциация ее по качественным характеристикам. Выделяют пашни с оросительной сетью, пашни лиманного орошения, осушенные (с указанием способа осушения) с двусторонним регулированием водного режима, заливные, богарные (в районах орошаемого земледелия), чистые, засоренные камнями. Отдельно выделяют пашни под посевами риса, показывают теплицы, парники и оранжереи. Выделяют также приусадебные участки и индивидуальные огороды, расположенные вне поселений.

Основные дешифровочные признаки пашни  - четкость границ и определенная «геометричность» формы полей. Для определенных периодов съемки достаточно информативным признаком пашни является текстура изображения, но она неустойчива во времени. Тон пашни может варьироваться в большом диапазоне — он изменяется в зависимости от состояния данного участка, произрастающей на нем культуры, фазы развития этой культуры и др.

Наиболее вероятные ошибки дешифрирования пашни: отнесение некоторых участков пашни к залежи и наоборот, а также отнесение к пашне сенокосов и пастбищ, распахиваемых с целью коренного улучшения.

К залежи относят участки бывшей пашни, не используемые более одного года (начиная с осени) для посева сельскохозяйственных культур и не подготовленные под пар. Залежи при дешифрировании разделяют на чистые, засоренные камнями, заросшие кустарником ила» порослью леса, засевавшиеся ранее рисом, богарные (на орошаемых массивах). Отдельно показывают залежи лиманного орошения, с оросительной сетью, расположенные в зоне орошения, заливные и осушенные с указанием способа осушения.

Дешифровочные признаки залежи и пашни  очень близки. Границы и следы обработки почвы и соответственно линейная текстура изображения сохраняются многие годы. Однако со временем появляются признаки прекращения обработки — локальная нечеткость текстуры, возникновение в текстуре пятен (зерен отображения сорняков и древесной растительности). Косвенный признак залежи — приуроченность ее к межотроговым овражным и балочным участкам, к сильно эродированным участкам.

К сенокосам относят участки, травостой которых систематически используют для сенокошения. Сенокосы при дешифрировании разделяют на заливные, суходольные и заболоченные. Все их подразделяют на чистые, покрытые кочками, заросшие кустарником, порослью леса или редким лесом и залесенные. Заболоченные сенокосы делят по типу растительности на заросшие камышом, рогозом или тростником и отдельно — заросшие осокой. Особо выделяют сенокосы орошаемые с указанием способа орошения и осушения, а также заливные и суходольные, подвергающиеся коренному улучшению.